Двухкомпонентные нанорезонаторы на основе регулярных гребенчатых фотонно-кристаллических волноводов
Серафимович П.Г.

Аннотация:
В работе предложена и численно исследована модель двухкомпонентного оптического резонатора. Такой резонатор состоит, во-первых, из гребенчатого фотонно-кристаллическо­го волновода, в котором период структуры не изменяется. Во-вторых, резонатор содержит фрагмент дополняющего материала площадью несколько периодов фотонного кристалла. При совмещении двух компонентов формируется дефект, в котором может быть возбуждена резонансная мода. Рассмотрены преимущества предложенной модели резонатора. В частности, простота формирования массивов резонаторов и создания динамических нанофотонных элементов. Рассчитаны допустимые погрешности изготовления предложенного резонатора. Показано, что величины допустимых погрешностей позволяют использовать существующие технологии совмещения структурных слоёв.

Ключевые слова :
оптический нанорезонатор, фотонно-кристаллический волновод, резонансная мода, добротность резонатора.

Литература:

  1. Vahala, K.J. Optical microcavities / K.J. Vahala // Nature. – 2003. – Vol. 424(6950). – P. 839-846.
  2. Akahane, Y. Fine-tuned high-Q photonic-crystal nanocavity / Y. Akahane, T. Asano, B.-S. Song and S. Noda // Optics Express. – 2005. – Vol. 13(4). – P. 1202-1214.
  3. Velha, P. Ultra-high-reflectivity photonic-bandgap mirrors in a ridge SOI waveguide / P. Velha, J.C. Rodier, P. Lalanne, J.P. Hugonin, D. Peyrade, E. Picard, T. Charvolin and E. Ha­dji // New J. Phys. (IOP). – 2006. – V. 8(204). – P. 1-13.
  4. Yariv, A. Coupled-resonator optical waveguide: a proposal and analysis / A. Yariv, Y. Xu, R.K. Lee and A. Scherer // Opt. Lett. – 1999. – V. 24(11). – P. 711-713.
  5. Faraon, A. Local tuning of photonic crystal cavities using chalcogenide glasses / A. Faraon, D. Englund, D. Bulla, B. Luther-Davies, B.J. Eggleton, N. Stoltz, P. Petroff and J. Vu­ckovic // Appl. Phys. Lett. – 2008. – V. 92. – P. 043123.
  6. Frank, I.W. Programmable photonic crystal nanobeam cavities / I.W. Frank, P.B. Deotare, M.W. McCutcheon and M. Loncar // Optics Express. – 2010. – V. 18(8). – P. 8705-8712.
  7. Qin, F. Fabrication of semiconductor-polymer compound nonlinear photonic crystal slab with highly uniform infiltration based on nano-imprint lithography technique / F. Qin, Z.-M. Meng, X.-L. Zhong, Y. Liu and Z.-Y. Li // Optics Ex­press. – 2012. – V. 20(12). – P. 13091-13099.
  8. Tran, N.-V.-Q. Directive emission from high-Q photonic crystal cavities through band folding / N.-V.-Q. Tran, S. Combrié and A. De Rossi // Phys. Rev. – 2009. – Vol. B79. – P. 041101.
  9. Portalupi, S.L. Planar photonic crystal cavities with far-field optimization for high coupling efficiency and quality factor / S.L. Portalupi, M. Galli, C. Reardon, T.F. Krauss, L. O’Faolain, L.C. Andreani and D. Gerace // Opt. Express. – 2010. –V. 18. –P. 16064-16073.
  10. Asano, Y. High-Q photonic nanocavity in a two-dimensional photonic crystal / Y. Akahane, T. Asano, B.S. Song and S. Noda // Nature. – 2003. – V. 425. – P. 944-947.
  11. Song, B.-S. Ultra-high-Q photonic double-heterostructure nanocavity / B.-S. Song, S. Noda, T. Asano and Y. Akahane // Nature Materials. – 2005. – V. 4. – P. 207-210.
  12. Quan, Q. Deterministic design of high Q, small mode volume photonic crystal nanobeam cavities / Q. Quan and M. Loncar // Opt. Express. – 2011. – Vol. 19, N 5. – P. 18529-18542.
  13. Taflove, A. Computational Electrodynamics: The Finite-Dif­ference Time-Domain Method, 3rd ed. / A. Taflove and S.C. Hagness. – Norwood, MA: Artech House, 2005.
  14. Ahn, B.H. One-dimensional parabolic beam photonic crystal laser / B.H. Ahn, J.H. Kang, M.K. Kim, J.H. Song, B. Min, K.S. Kim and Y.H. Lee // Opt. Express. – 2010. – V. 18. – P. 5654-5660.
  15. Li, N. Sub-20-nm alignment in nanoimprint lithography using Moire fringe / N. Li, W. Wu, S.Y. Chou // Nano Letters. – 2006. – V. 6(11). – P. 2626-2629.
  16. Wu, W. Nanoimprint lithography with ≤60 nm overlay precision / W. Wu, R.G. Walmsley, W.-D. Li, X. Li, R.S. Williams // Applied Physics A. – 2012. – V. 106(4). – P. 767-772.
  17. Brueck, S.R.J. Optical and Interferometric Lithography — Nanotechnology Enablers / S.R.J. Brueck // Proc. IEEE. – 2005. – V. 93(10). – P. 1704-1721.

© 2009, IPSI RAS
Institution of Russian Academy of Sciences, Image Processing Systems Institute of RAS, Russia, 443001, Samara, Molodogvardeyskaya Street 151; E-mail: ko@smr.ru; Phones: +7 (846) 332-56-22, Fax: +7 (846) 332-56-20